Foto: Damir Spehar/PIXSELL Hrvoje Jelavic/PIXSELL Dusko Jaramaz/PIXSELL

NJEMAČKA je tijekom božićnih praznika svojim stanovnicima plaćala da troše struju. Drugim riječima, struja nije bila jeftina, niti je bila besplatna, već je njezina cijena bila negativna; ljudi su zarađivali ako su je trošili.

Stvar je u tome da je u vrijeme božićnih blagdana u Njemačkoj bilo neuobičajeno toplo, potrošnja energije bila je mala, mnogi Nijemci praznike su provodili na otvorenom, izvan svojih kuća, nerijetko na skijama ili plažama u inozemstvu, a većina tvornica nije radila. Tako je potražnja pala, proizvodnja je istovremeno bila velika, a isključivanje sustava obnovljivih izvora iz mreže skuplje je nego prolazno pojeftinjenje struje.

Nepouzdani obnovljivi izvori

Ovo nije neuobičajeno za države koje ubrzano razvijaju obnovljive izvore energije, a Njemačka je u proteklih nekoliko desetljeća uložila oko 200 milijardi eura, ponajviše u energije vjetra i sunca. U toj zemlji cijene energije prošle su godine, prije Božića, ukupno bile negativne 31 sat.

Problem je u tome što se tehnologije eksploatacije obnovljivih izvora razvijaju mnogo brže od tehnologija njihova skladištenja koja predstavlja slabu kariku u sustavima opskrbe električnom energijom. Postojeći sustavi prilagođeni su izvorima čija se proizvodnja može kontrolirati. Kada je potrošnja krajnjih korisnika - kućanstava, ureda, trgovina, industrije i sl. veća, termoelektrane na razna goriva – od ugljena preko plina do nuklearnih, baš kao i hidrocentrale, proizvode i u sustav ubacuju više električne energije. Kada je potrošnja manja, proizvodi se manje. Na taj način nema preopterećenja sustava. U klasičnom sustavu nema neke posebne potrebe za pohranjivanjem energije. Ako se i pohranjuje, to se obično čini uz regulaciju rada hidrocentrala – kada je potrošnja manja, one rade manje pa se akumulacija povećava.

Obnovljivi izvori energije ne proizvode u skladu s potrošnjom. Oni proizvode puno kada energije ima, primjerice za sunčanih ili vjetrovitih dana, a proizvode malo ili ništa kada je vrijeme oblačno ili bez vjetra.

Skladištenje – veliki tehnološki problem

Brojni stručnjaci upozoravaju da se problem skladištenja energije neće lako riješiti u nekoliko narednih desetljeća. Naprotiv, Međunarodna agencija za energiju procjenjuje da će udio obnovljivih izvora do 2040. biti oko 40 posto. Prema pisanju britanskih medija u Velikoj Britaniji u 2017. oni su proizveli trostruko više energije od termoelektrana na ugljen.

S druge strane, tehnologija skladištenja energije razvija se mnogo sporije. Brojne kompanije koje su pokušale razvijati neke nove tehnologije skladištenja propale su. To se dogodilo čak i kompaniji Aquion Energy u koju su 200 milijuna dolara uložili veliki igrači poput Billa Gatesa i Shella. Problem je, među ostalim, u tome što je za razvoj inovativnih, a isplativih tehnologija skladištenja potrebno dosta vremena, a tržište još uvijek nije dovoljno veliko. Osim toga, za trenutne potrebe manjih potrošača, poput automobila i letjelica, litij-ionske baterije dovoljno su dobre, a njihove su cijene posljednjih godina padale puno brže nego što je itko očekivao. No problem je u tome što ion-litijske baterije, koje trenutno nemaju prave konkurencije, istovremeno najvjerojatnije nemaju budućnost kao jeftina tehnologija za skladištenjem golemih količina energije potrebnih za energetske sustave.

Reverzibilne hidrocentrale

Za velike sustave trenutno je najbolje rješenje skladištenje energije u tzv. reverzibilne hidrocentrale. Prema podacima Global Energy Storage Databasea, američkog ministarstva energetike, u njima se u svijetu trenutno skladišti oko 96 posto sve pohranjene energije. U njima se energija koju proizvode obnovljivi izvori koristi za pumpanje vode s nižih nadmorskih visina u rezervoare na višim nadmorskim visinama. Kada je proizvodnja obnovljivih izvora veća od potrošnje, a cijena energije najniža ili eventualno negativna, voda se pumpa. Kada je potražnja i cijena najveća, a proizvodnja obnovljivih izvora najmanja, voda se iz rezervoara ispušta u turbine i one proizvode električnu energiju. No ovo rješenje ima svojih problema i ograničenja. Prije svega rezervoari u koje se može pohranjivati voda uglavnom su neusporedivo manji od akumulacijskih jezera koja koriste hidrocentrale. Osim toga, uobičajeno su za njih najpogodnije lokacije planinska područja bogata vodom. Na nesreću, to su vrlo često krajevi koje karakteriziraju prirodne ljepote pa je otpor društva, osobito lokalnog stanovništva i zelenih udruga, redovno vrlo snažan. Takav slučaj u Hrvatskoj je projekt Vis Viva koji, među ostalim, uključuje reverzibilnu hidroelektranu i kombiniranu kogeneracijsku plinsku termoelektranu Peruća. Osim toga, mnoge zemlje nemaju dovoljno planina, rijeka i drugih potrebnih uvjeta za gradnju reverzibilnih elektrana. 

Usporavanje konkurentnosti obnovljivih izvora

U ovom kontekstu nije na odmet upozoriti na slabo poznat fenomen 'deflacije vrijednosti' koji predstavlja dugoročan problem za razvoj konkurentnosti solarki i vjetroelektrana. Naime, stručnjaci predviđaju da ona neće rasti istim tempom kojim raste posljednjih godina. Problem će postajati izraženiji što će udio obnovljivih izvora više rasti s trenutnih 1,8 posto. Na problem su u travnju 2016. ukazali američki stručnjaci za energetiku Varun Sivaram i Shayle Kann u časopisu Nature Energy. Kako pišu autori, solarna energija sve je konkurentnija, ali će njezina cijena morati pasti više nego što se uobičajeno predviđa da bi takva ostala. Prema njihovim projekcijama, da se to stvarno dogodi, ona bi umjesto sa sadašnja 3 dolara trebala pasti na svega 25 centi, a ne na 1 dolar, koliko je zacrtala SunShot Initiative američke vlade.

Dvojac tumači da energija koju solarke proizvode to više gubi na vrijednosti što ih se više uključuje u mrežu. Kako je jasno iz prvog dijela teksta, to je posebno izraženo u vrijeme kada je razlika između ponude i potražnje velika, primjerice u ranim poslijepodnevnim satima za sunčanih dana. U tim razdobljima proizvođači koji su već isplatili svoja ulaganja u instalacije bit će spremni ponuditi energiju po vrlo niskim cijenama, pa i negativnim, kako bi bili konkurentni. Oni će to moći jer je marginalna cijena proizvodnje kWh solarki i vjetroelektrana u biti nula jer ih gorivo ništa ne košta. No to će s druge strane obezvrijediti vrijednost solarki na tržištu električne energije. Svaki novi panel koji će se uključivati u mrežu postajat će sve manje ekonomičan u smislu odnosa ulaganja i profita.

Važno je znati da pritom srednja tržišna cijena električne energije iz svih izvora neće drastično padati jer će drugi izvori, poput elektrana na fosilna goriva, nuklearki ili hidrocentrala, u vrijeme kada će solarke i vjetroturbine proizvoditi malo, morati stvarati energiju po komercijalno isplativim cijenama. Dakle, veliki pad vrijednosti investicije doživljavat će uglavnom samo vlasnici solarki i vjetroelektrana.

Naravno, ovaj problem mogao bi se ublažiti raznim rješenjima kao što su primjerice brži razvoj tehnologija skladištenja energije ili promjene u navikama korištenja električne energije.